[實用新型]礦用超聲波流量傳感器

有效

• 申請號: 201320849268.3
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN203642971U
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 趙政;施元春;吳付祥;惠立鋒;黃衛;劉國慶;張強
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團重慶研究院有限公司
• 主分類號: G01F1/66
• 分類號: G01F1/66
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所(普通合伙) 50211
• 代理人: 郭云

技術領域

本實用新型屬于流量檢測領域，特別是涉及一種礦用超聲波流量傳感器。

背景技術

礦用超聲波流量傳感器是根據超聲波在測量管道液體內傳播的時差制成的一種測量液體流量的儀器。在超聲波探頭距離和測量管內徑一定時，液體在管道中的流速與超聲波沿液體內順流和逆流傳播時間之差存在一定的線性關系，而與其它物理參數無關。

礦用超聲波流量傳感器原理簡單，國內外對礦用超聲波流量傳感器的研究較早，生產企業較多。但普遍存在以下問題：

1、現有的礦用超聲波流量傳感器一般均是管段式的流量傳感器，超聲波探頭固定在某一段管道上，這樣就會造成如下問題：一是由于需要將被測管道鋸開進行法蘭或其他聯接安裝，因此流量傳感器只能用于某些特定的管徑，使得其現場適用范圍受到很大的限制；二是在某些特定的現場比如煤礦井下，其不能夠進行使用。

2、抗干擾能力較差，在較復雜的環境下使用會造成測量不準確，甚至無法進行正常測量。

3、由于液體在流速較低時，其超聲波在液體中順向和逆向傳播的時間差較小，大多數超聲波流量傳感器不能夠進行低流速測量。

4、現有的超聲波流量傳感器多采用高電壓(甚至到200V)驅動超聲波探頭，使得其功耗較高，并且限制了某些特定現場的使用。

實用新型內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本實用新型所要解決的技術問題是提供一種測量精度更高的超聲波流量傳感器。

為實現上述目的，本實用新型提供了一種礦用超聲波流量傳感器，包括微處理器、第一超聲波探頭、第二超聲波探頭、驅動電路和本安電源電路，所述本安電源電路用于向所述微處理器供電；所述微處理器雙向連接有時序控制模塊，所述時序控制模塊的第一輸出端連接所述驅動電路的輸入端，所述驅動電路的輸出端通過模擬開關切換電路連接第一超聲波探頭的信號輸入端，所述第二超聲波探頭接收所述第一超聲波探頭發出的超聲波信號，所述第二超聲波探頭的信號輸出端通過所述模擬開關切換電路連接信號處理電路的輸入端，所述信號處理電路的輸出端連接所述時序控制模塊的輸入端，所述時序控制模塊的第二輸出端連接計時電路的輸入端，所述計時電路的輸出端連接所述微處理器的第一輸入端。

采用以上技術方案，超聲波探頭內含壓電陶瓷晶片，壓電陶瓷晶片由材料的壓電效應將電信號轉換為機械振動。驅動電路在時序控制模塊的控制下產生脈沖波形激勵第一超聲波探頭，信號處理電路將接收到的微弱的回波信號檢測出來，并將提取的信號濾波放大，消除干擾，信號接收電路將每次發射的超聲波信號進行接收處理，界定每次超聲波傳播的終點。計時電路測定每一次超聲波傳播的時間值，經過微處理器處理得到實時的液體流速值，再將其轉換成此時被測管道的實時流量。

較佳的，所述驅動電路包括光耦隔離電路，所述光耦隔離電路的輸入端連接所述時序控制模塊的第二輸出端，所述光耦隔離電路的輸出端連接COMS驅動電路的輸入端，所述COMS驅動電路的輸出端連接二極管保護電路的輸入端，所述二極管保護電路的輸出端通過模擬開關切換電路連接第一超聲波探頭的信號輸入端。采用以上技術方案，驅動電路在時序控制模塊的控制下產生脈沖波形激勵超聲波探頭，其驅動電壓低至16V，極大的降低了功耗。

較佳的，所述信號處理電路包括中頻放大電路、中周檢波電路、反相放大電路和電壓比較器；所述中頻放大電路的輸入端通過模擬開關切換電路連接第二超聲波探頭的輸出端，所述中頻放大電路的輸出端連接所述中周檢波電路的輸入端，所述中周檢波電路的輸出端連接所述反相放大電路的輸入端，所述反相放大電路的輸出端連接所述電壓比較器的輸入端，所述電壓比較器的輸出端連接所述時序控制模塊的輸入端。

進一步的，還包括顯示模塊、數據存儲電路和復位電路；所述復位電路的輸出端連接微處理器的第二輸入端，所述微處理器的輸出端連接所述顯示模塊的信號輸入端，所述數據存儲電路與所述微處理器雙向連接。

較佳的，所述時序控制模塊為復雜可編程邏輯器件。

本實用新型的有益效果是：本實用新型采用低壓差分驅動技術、回波電壓微弱信號放大與濾波技術、微處理器和復雜可編程邏輯器件的雙核并行處理技術、高精度皮秒級的計時技術，實現了流量傳感器的高精度、高可靠性和低功耗。

附圖說明

圖1是本實用新型一具體實施方式的電路原理示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明：